Кратность тока короткого замыкания теплового расцепителя

Аппараты защиты от токов короткого замыкания и перегруза

Аппаратами защиты во внутренних сетях жилых зданий напряжением 380/220 В служат плавкие предохранители и автоматические воздушные выключатели. Силовые электроприемники, кроме них, защищаются от перегрузок (10.3)с помощью тепловых реле, встроенных в магнитные пускатели; Магнитные пускатели осуществляют при этом и защиту от самозапуска. Самозапуск применяется в жилых домах лишь в системах дымоудаления, что следует учитывать при расчете сетей и выборе аппаратов зашиты.

Следует иметь в виду, что главные контакты магнитных пускателей не рас­считаны на отключение токов короткого замыкания (10.2). Кроме того, тепловые реле большинства существующих конструкций магнитных пускателей сами нужда­ются в защите от коротких замыканий (10.1), так как при прохождении токов короткого замыкания (10.2)нагревательный элемент реле может перегореть быстрее, чем реле успеет отключить двигатель. Поэтому, при применении магнитных пускателей с тепловыми реле для зашиты от перегрузок (10.3),необходимо дополнительно устанавливать в этих цепях плавкие предохранители (10.4)или автоматические выключатели (10.5) для защиты от коротких замыканий(10.1).

Разрешено считать эти реле термически устойчивыми без проверки расчетом, если ответвление к электроприемнику защищено одним из следующих аппаратов: плавкой вставкой с номинальным током, не превышающим наибольший длительно допустимый ток теплового реле более чем в 4 раза; автоматическим выключателем (10.5) с тепловым расцепителем, номинальный ток которого не превышает наибольший длительно допустимый ток теплового реле более чем в 2 раза. Эти условия предопределяют число и единичную мощность электроприёмников, которые могут соединяться в «цепочку» с одним общим аппа­ратом защиты на ответвлении, но с индивидуальными аппаратами управления и защиты от перегрузок (10.3)для каждого электроприемника.

Плавкие предохранители (10.4) благодаря простому устройству и малой стои­мости получили большое распространение в сетях напряжением до 1 000 В, в том числе и в электрических сетях жилых зданий. Плавкие предохранители (10.4)и плавкие вставки характеризуются номинальным напряжением, номинальным током и предельно отключаемым током.

10.4. Плавкий предохранитель- электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством расплавления специально предусмотренный для этого плавкой вставки под действием тока, превышающего определенную величину

Номинальным напряжением плавкого предохранителя (10.4) называют напряжение, соответствующее наибольшему номинальному напряжению цепей, в которых разрешается установка данного предохранителя. Номинальным током плавкого предохранителя (10.4) называется наибольший ток, на который рассчитаны токоведущие части (патрон, контактные стойки), В один и тог же патрон могут быть вставлены плавкие вставки на различные номинальные токи.

Номинальный ток плавкого предохранителя (10.4) равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных к установке в данном предохранителе. Номинальным током плавкой вставки называется наибольший, ток, который плавкая вставка выдерживает неограниченно долгое время. Предельно отключаемый ток плавкого предохранителя (10.4) наибольший расплавляющий ток, при котором еще обеспечивается гашение дуги без повреждений патрона предохранителя.

В настоящее время применяются почти исключительно предохранители с закрытыми патронами как наиболее безопасные и имеющие высокую коммутационную способность.

Рассмотрим принцип действия наиболее распространенных плавких предохранителей (10.4) серий ПР2 и ПН-2.

Разборный предохранитель с фибровой трубкой серии ПР2 имеет патрон из толстостенной фибровой трубки на концы которой насажены латунные втулки, предохраняющие трубки от разрыва. Плавкие вставки кренятся винтами к ножам, которые в свою очередь закрепляются латунными обоймами, навинчиваемыми на втулки патрона. Патрон в сборе с плавкой вставкой вставляется в контакты, к которым присоединяются подходящие и обходящие проводники, Таким образом, предохранитель оказывается включенным последовательно в рассечку линии. При токе, превышающем определенную величину, плавкая вставка сильно нагревается, а затем расплавляется. Образуется мощная электрическая дута, температура внутри фибрового патрона резко возрастает. С появлением дуги с поверхности фибры происходит интенсивное выделение газов, давление внутри патрона сильно увеличивается, что способствует деионизации пространства и эффективному гашению дуги. Однако высокое давление, развиваемое в патроне, требует его особой прочности, что ограничивает коммутационную способность предохранителей данного типа. В этом отношении предо­хранители с фибровыми патронами сильно уступают предохранителям с наполнителями. Кроме того, они довольно дороги и требуют для изготовления дефицитных материалов и более громоздки, чем предохранители с наполнителями, рассмотренные ниже. Однако предохранители ПР2 имеют преимущество, состоящее в легкости замены плавкой вставки, тогда как в предохранителях с на­полнителями приходится заменять весь патрон.

В настоящее время наибольшее распространение получили предохранители серии ПН — 2 с защитными патронами, наполненными кварцевым песком. Внутри патрона располагается плавкая вставка, В таких «засыпных» предохранителях интенсивному дугогашению способствует разветвление дуги в тончайших промежутках между зернами песка. Обладая большой поверхностью, зерна наполнителя хорошо поглотают тепло и охлаждают выделяющиеся газы.

В результате резко снижается давление в патроне при испарении материала вставки. Деионизация и гашение дуги происходят настолько быстро, что при коротком замыкании ток не успевает достигнуть своего амплитудного значения. Поэтому подобные предохранители являются токоограничивающими. Так, например, предохранитель серии ПН-2 с патронами на 100 и 250А пропускает ток не более 5 кА.

Из распространенных типов предохранителей отметим засыпные предохранители серии НПН, выпускаемые на токи до 60 А. По принципу своего действия они аналогичны предохранителям серии ПН-2.. Для защиты квартирных групповых сетей еще широко применяются плавкие пробочные резьбовые предохранители типа Н-20.

Защитные характеристики предохранителей и автоматических выключателей.

Время расплавления плавкой вставки плавкого предохранителя (10.4) зависит от силы тока перегрузки (10.3) . Чем больше ток, тем быстрее, наступает расплавление плавкой вставки. Зависимость полного време­ни отключения (продолжительность расплавления плавкой вставки и горения дуги) от отключаемого тока называют время токовой или защитной характеристикой.

На рис.(10.1) показаны защитные характеристики предохранителей серии ПН-2, на которых даны предельные величины наименьшего и наибольшего времени отключения при данном токе, т. е. так называемый разброс характеристики. Как видно из характеристик, время срабатывания при одном и том же токе может колебаться в значительных пределах (до ±50%), что зависит от производственных допусков, материала вставки, его старения, состояния контактных соединений, влияния окружающей среды и т. п.

Значительный разброс времена плавления вставок является серьезным недостатком плавких предохранителей (10.4) , затрудняющим селективную работу защиты. Рекомендуется для обеспечения избирательности работы предохранителей, чтобы каждая последующая в сторону источника питания плавкая вставка была на две ступени больше предыдущей, если это не приводит к увеличению сечения проводов. Разница не менее чем на одну ступень является обязательной во всех случаях. Для особо ответственных зданий выбор плавких вставок предохранителей должен производиться с учетом разброса по защитным характеристикам.

Преимущества автоматических выключателей (10.5) передплавкими предохранителями (10.4) сводятся к следующему.

1. При перегрузе (10.3) или коротком замыкании (10.1) автоматический выключатель (10.5)отключает все три фазы защищаемого ответвления к электродвигателю, предотвращая возможность его работы на двух фазах.

2. Автоматические выключатели (10.5)после срабатывания вскоре снова готовы к работе, в то время как в плавком предохранителе (10.4) требуется замена калиброванной вставки или даже патрона.

3. Автоматические выключатели (10.5)имеют более точные защитные характеристики, чем плавкие предохранители (10.4).

4. Автоматические выключатели (10.5), помимо функций защиты, могут быть использованы для нечастых коммутаций цепей, в которых они установлены. Таким образом, они со­вмещают функций защиты и коммутации.

5. Некоторые типы автоматических выключателей (10.5)имеют встроенные блок-контакты, используемые в цепях блокировки и сигнализации, а также независимые расцепители, позволяющие осуществлять дистанционное управление.

6. Автоматические выключатели (10.5)исключают возможность применения некалиброванных элементов, что, к сожалению, часто практикуется в установках с плавкими предохранителями

10.5. Автоматический выключатель- аппарат, предназначенный для многократного включения и отключения электрических цепей, способный отключать токи короткого замыкания

Вернитесь к тексту

Наиболее часто применяемые автоматические выключатели (10.5)могут снабжаться тепловыми, электромагнитными или комбинированными расцепителями (последние представляют собой сочетание теплового и электромагнитного расцепителей). Время срабатывания тепловых расцепителей автоматических выключателей (10.5), так же как и плавких предохранителей (10.4), уменьшается с увеличением тока. т. е. они имеют обратно зависимую от тока характеристику. Электромагнитные расцепители срабатывают практически мгновенно при токе, на который они отрегулированы.

Расцепители характеризуются номинальным током, т.е. током, который они выдерживают неограниченно долго, что гарантируется заводом — изготовителем.

Наименьший ток, вызывающий отключение автоматического выключателя (10.5), называется током трогания или током срабатывания. Под уставкой расцепителя понимается настройка его на выбранное значение тока, при котором расцепитель срабатывает. Уставка тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание называется отсечкой. Важно подчеркнуть, что номинальный ток автоматического выключателя (10.5)характеризует пропускную способность его контактных частей и соответствует но­минальному току его наибольшего теплового расцепителя.

Автоматические выключатели (10.5) разделяются на нерегулируемые и регулируемые. К первым относятся автоматические выключатели (10.5), уставки расцепителей которых отрегулированы на заводе-изготовителе и никаких приспособлений для регулировки в процессе монтажа и эксплуатации не имеют. К ним относятся серии АЗ-100, АЕ-1000, АЕ-2000, АК-63, АБ-25. Другая группа автоматических выключателей (10.5) снабжена приспособлениями для изменения тока установки путем воздействия на механическую систему автомата или на специальное устройст­во, изменяющее время срабатывания автомата (селективные автоматы). Из наи­более распространенных регулируемых автоматических выключателей (10.5)отметим автоматы серий АП50, А3700, АВ и АВМ.

Выбор плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматов

С учетом указанных требований следует выбирать плавкие вставки плавких предохранителей(10.4) и расцепители автоматических выключателей (10.5) по соотношениям, приведенным в табл.(10.2), которые приняты на основании каталожных данных и время токовых характеристик защитных аппаратов.

При защите линий автоматическими выключателями (10.5), имеющими комби­нированные расцепители, (тепловые и электромагнитные), электромагнитные расцепители проверяются по выражению для I_уСт.а.о. лишь при значительных кратностях пусковых токов 6 и более. Установка автоматических выключателей (10.5), имеющих только электромагнитные расцепители (отсечки), в сетях жилых зданий не рекоменду­ется.

Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи

Вводная часть

Любая электрическая цепь в квартире и доме, должна защищаться автоматом защиты от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания. Эту нехитрую истину можно наглядно продемонстрировать в любом электрическом щите квартиры, этажном щите, вводно-распределительном щите дома и т.п. электрическим шкафам и боксам.

Вопрос не в том, ставить автомат защиты или нет, вопрос, как рассчитать автомат защиты, чтобы он правильно выполнял свои задачи, срабатывал, когда нужно и не мешал стабильной работе электроприборов.

Примеры расчета автоматических выключателей

Теорию расчетов автоматических выключателей вы можете почитать в статье: Расчет автоматов защиты. Здесь несколько практических примеров расчета автоматических выключателей в электрической цепи дома и квартиры.

Пример 1. Расчет вводного автомата дома

Примеры расчета автоматических выключателей начнем с частного дома, а именно рассчитаем вводной автомат. Исходные данные:

• Напряжение сети Uн = 0,4 кВ;
• Расчетная мощность Рр = 80 кВт;
• Коэффициент мощности COSφ = 0,84;

1-й расчет:

Чтобы выбрать номинал автоматического выключателя считаем номинал тока нагрузки данной электросети:

Iр = Рр / (√3 × Uн × COSφ) Iр = 80 / (√3 × 0,4 × 0,84) = 137 А

2-й расчет

Чтобы избежать, ложное срабатывание автомата защиты, номинальный ток автомата защиты (ток срабатывания теплового расцепителя) следует выбрать на 10% больше планируемого тока нагрузки:

• Iток.расцепителя = Iр × 1,1
• Iт.р = 137 × 1,1 = 150 А

Итог расчета: По сделанному расчету выбираем автомат защиты (по ПУЭ-85 п. 3.1.10) с током расцепителя ближайшим к расчетному значению:

• I ном.ав = 150 Ампер (150 А).

Такой выбор автомата защиты позволит стабильно работать электрической цепи дома в рабочем режиме и срабатывать, только в аварийных ситуациях.

Пример 2. Расчет автоматического выключателя групповой цепи кухни

Во втором примере посчитаем, какой автоматический выключатель нужно выбрать для кухонной электропроводки, которую правильно называть розеточная групповая цепь электропроводки кухни. Это может быть кухня квартиры или дома, разницы нет.

Аналогично первому примеру расчет состоит из двух расчетов: расчет тока нагрузки электрической цепи кухни и расчет тока теплового расцепителя.

Расчет тока нагрузки

• Напряжение сети Uн = 220 В;
• Расчетная мощность Рр = 6 кВт;
• Коэффициент мощности COSφ = 1;

1. Расчетную мощность считаем, как сумму мощностей всех бытовых приборов кухни, умноженной на коэффициент использования, он же коэффициент использования бытовой техники.

2. Коэффициент использования бытовой техники это поправочный коэффициент, уменьшающий расчетную (полную) потребляемую мощность электроцепи и учитывающий количество одновременно работающих электроприборов.

То есть, если на кухне установлено 10 розеток для 10 бытовых приборов (стационарных и переносных), нужно учесть, что все 10 приборов одновременно работать не будут.

Коэффициент использования

Рассчитать коэффициент использования для простой группы можно самостоятельно.

• Выпишите на листок планируемые бытовые приборы.
• Рядом с прибором поставьте его мощность по паспорту.
• Просуммируйте все мощности приборов по паспорту. Это Pрасчет.
• Подумайте, какие приборы могут работать одновременно: чайник+ тостер, микроволновка+блендер, чайник+микроволновка+тостер, и т.д.
• Посчитайте суммарные мощности этих групп. Рассчитайте среднюю суммарную мощность групп одновременно включаемых приборов. Это будет Pноминал (номинальная мощность).
• Разделите Pрасчет на Pноминал, получите коэффициент использования кухни.

На самом деле, в теории расчетов коэффициент использования внутри дома (без инженерных сетей) и квартиры принимается равным, единице, если количество розеток не больше 10. Это так, но на практике, именно коэффициент использования позволяет работать современным бытовым приборам кухни на старой электропроводке.

Примечание:

В теории расчетов 1 бытовая розетка планируется на 6 кв. метров квартиры (дома). При этом:

• коэффициент использования=0,7 –для розеток от 50 шт.;
• коэффициент использования=0,8 –розеток 20-49 шт.;
• коэффициент использования=0,9 –розеток от 9 до 19шт.;
• коэффициент использования=1,0 –розеток ≤10шт.

Вернемся к автоматическому выключателю кухни. Считаем номинал тока нагрузки кухни:

• Iр = Рр / 220В;
• Iр = 6000 / 220= 27,3 А.

По сделанному расчету выбираем номинал автомата защиты для кухни в 32 Ампер.

Вывод

Приведенный пример расчета кухни получился несколько завышенным, обычно для электропроводки кухни хватает 16 ампер если учесть, что плиту, стиральную машину, посудомоечную машину выводят в отдельные группы.

Эти примеры расчета автоматических выключателей для групповых цепей, лишь показывают общий принцип расчетов, причем не включают расчет инженерных цепей включающий работу насосов, станков и других двигателей частного дома.

ВВЕДЕНИЕ

В Методических указаниях рассматриваются вопросы защиты от коротких замыканий сети постоянного тока электростанций и подстанций. Указания предназначены для обеспечения персонала электростанций и наладочных организаций, занимающегося эксплуатацией и наладкой системы постоянного тока, методикой расчетной проверки соответствия аппаратов защиты условиям надежной работы.

1. СОСТАВ НАГРУЗКИ СИСТЕМЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ

1.1. Основная нагрузка системы постоянного тока:

— устройства управления, сигн ализации, блокировки и релейной защиты;

— приводы выключателей (электродвигательные или электромагнитные);

— электродвигатели аварийных маслонасосов системы смазки агрегатов;

— электродвигатели аварийных маслонасосов системы уплотнения вала генераторов;

— электродвигатели аварийных маслонасосов системы регулирования турбин;

— преобразовательный агрегат для аварийного питания устройств связи.

1.2. Перечисленные потребители не допускают перерыва питания, обычно они отключены и включаются в аварийных режимах.

1.3. Нагрузка системы постоянного тока может быть разделена на три вида:

— постоянная — соответствует току, потребляемому с шин постоянного тока в нормальном режиме и остающемуся неизменным в течение всего аварийного режима;

— временная — соответствует току потребителей, подключаемых к аккумуляторной батарее при исчезновении переменного тока и характеризует установившийся аварийный режим;

— кратковременная — длительностью не более 5 с; она характеризуется потребляемым от аккумуляторной батареи (АБ) током в переходном аварийном режиме.

Классификация потребителей постоянного тока по характеру приложения нагрузки:

Устройства управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты. Постоянно включенная часть аварийного освещения

Аварийное освещение. Электро двигатели аварийных маслонасосов систем смазки, уплотнения и регулирования. Преобразовательный агрегат связи

Пуск электродвигателей, включение и отключение приводов выключателей

1.4. В соответствии с Нормами технологического проектирования (НТП) для тепловых электростанций, входящих в энергосистему, длительность исчезновения переменного тока допускается не более 30 мин, а для изолированных ТЭС — 1 ч.

В течение этого времени — в установившемся авар ийном режиме — нагрузка равна сумме постоянной и временной нагрузок.

1.5. Постоянная нагрузка может быть определена по схемам питания потребителей постоянного тока или непосредственным измерением. Ее значение, как правило, невелико — 20 — 40 А, она не оказывает большого влияния на работу системы постоянного тока в аварийном режиме.

1.6. Наибольшая нагрузка переходного аварийного режима (толчковая) может иметь место в начальный период переходного процесса или через некоторое время в зависимости от моментов включения приводов масляных выключателей и пусков маслонасосов.

1.7. Пусковые токи электродвигателей резервных маслонасосов и токи, потребляемые приводами выключателей, могут быть определены на основании данных заводов-изготовителей или непосредственным измерением.

1.8. Наиболее удобной формой анализа работы потребителей системы постоянного тока электростанции является построение графика нагрузок I _нагр = f(t) для аварийного получасового или часового режимов. Примеры построения таких графиков приведены на рис. 1, 2.

1. Постоянная нагрузка

2. Аварийное освещение

3. Приводы выключателей

4. Преобразовательный агрегат связи

5. Электродвигатели аварийных маслонасосов уплотнения

6. Электродвигатели аварийных маслонасосов смазки

Суммарный график нагрузок

Рис. 1. График нагрузок аварийного получасового режима для ТЭС с поперечным связями

Примечани я: 1. Расчетные графики нагрузок постоянного тока приведены для ТЭС с поперечными связями. 2. Разброс моментов включения аварийных насосов разных турбоагрегатов отражен на графиках 5 и 6. На суммарном графике условно принято включение сначала маслонасосов уплотнения, а затем насосов смазки. Принимаемый порядок их включения не влияет на значение расчетных токов. 3. В конце аварийного режима (t = 30 мин) показан толчковый ток любого выключателя главной схемы, так как в этом случае принимается включение выключателей по одному. Условно принято включение выключателя У-220 с наибольшим током потребления привода (ШПЭ-44). 4. Рассмотрен случай питания аварийных нагрузок трех агрегатов (3×60 мВт или 2×60 + 1×100 мВт).

1. Постоянная нагрузка

2. Аварийное освещение

3. Приводы выключателей

4. Преобразовательный агрегат связи

5. Электродвигатели аварийных маслонасосов уплотнения генераторов

6. Электродвигатели аварийных маслонасосов смазки

Суммарный график нагрузок

Рис. 2. График нагрузок аварийного получасового режима для ТЭС с блоками мощностью 150 — 200 МВт

Примечани е. Время включения насосов уплотнения (30 с) и смазки (1 мин) принято условно. В общем случае моменты включения указанных насосов для 1-го и 2-го блоков не совпадают, что учтено в суммарном графике нагрузок.

2. НАГРУЗКИ ПЕРЕХОДНОГО АВАРИЙНОГО РЕЖИМА

2.1. Время возникновения наибольшей толчковой нагрузки зависит от распределения моментов включения приводов масляных выключателей и пуска маслонасосов.

2.2. Суммарный ток, потребляемый приводами выключателей, достигает максимального значения при переключениях на резервный источник питания СН (АВР).

2.3. Возможны следующие режимы работы АВР:

— мгновенное переключение питания с рабочего на резервное по импульсу от отключающихся выключателей рабочего питания;

— переключение на резервное питание с выдержкой времени 2 — 2,5 с по импульсу от пускового органа минимального напряжения.

2.4. Учет пусковых токов отдельных потребителей постоянного тока выполняется по-разному в зависимости от типа электростанции и мощности устанавливаемых основных агрегатов.

2.5. Для ТЭС с поперечными связями в тепловой части и агрегатами 60 и 100 МВт в начальный момент аварийного процесса и толчковом токе участвуют: постоянная нагрузка, нагрузка от аварийного освещения, нагрузка от приводов выключателей и пусковой ток преобразовательного агрегата оперативной связи, включающегося мгновенно.

Электродвигатели аварийных маслонасосов уплотнения генераторов и смазки пускаются позже за счет работы в начале выбега агрегата главного маслонасоса на валу (пуск первого насоса принимается через 30 с, второго — через 1 — 2 мин после начала аварийного режима).

2.6. При расчетах следует исключить возможность сов падения пусковых режимов всех маслонасосов. Максимальную толчковую нагрузку следует принимать в переходном режиме как сумму установившихся токов, аварийных маслонасосов и пускового тока одного наиболее крупного насоса (см. рис. 1).

2.7. На ТЭЦ с поперечными связями в тепловой части мощностью до 200 МВт устанавливается одна аккумуляторная батарея, а при мощности более 200 МВт — две одинаковой емкости, которые вместе должны обеспечить питание маслонасосов смазки турбин и водородного уплотнения генераторов всех агрегатов электростанции, а также преобразовательного агрегата связи и всех нагрузок аварийного освещения.

На ТЭС с блочными тепловыми схемами для каждых двух блоков, обслуживаемых с одного блочного щита, предусматривается, как правило, одна аккумуляторная батарея.

Для блоков мощностью 300 МВт и выше в тех случаях, когда установка одной батареи на два блока невозможна по условиям выбора коммутационной аппаратуры постоянного тока, допускается установка отдельной батареи для каждого блока. В зависимости от типа и мощности блоков последовательность включения отдельных нагрузок постоянного тока в аварийном переходном режиме различна.

2.8. Для ТЭС с блоками 200 МВт и менее в нормальном режиме в системах смазки и уплотнений давление создается за счет работы главного маслонасоса на валу турбины, включение аварийных маслонасосов происходит аналогично указанному выше для ТЭЦ: можно считать, что маслонасос смазки включается через 1 — 2 мин, маслонасос уплотнения — через 30 с после начала выбега агрегата.

Значение и момент появления максимальных расчетных толчковых токов зависят от типа применяемых выключателей. При использовании воздушного выключателя в цепи резервного трансформатора СН расчетный ток для двух блоков будет максимальным в тот момент, когда аккумуляторная батарея уже несет нагрузку установившегося режима одного блока и принимает толчковую нагрузку переходного режима второго блока при пуске наиболее мощного маслонасоса. При использовании в схеме резервного трансформатора СН на стороне высокого напряжения масляного выключателя наибольшая расчетная толчковая нагрузка возникнет при АВР первого блока. В этом случае определяющим может также явиться время окончания аварийного разряда аккумуляторной батареи, когда значительные толчковые токи воспринимаются разряженной батареей. Этот режим должен проверяться с учетом включения в конце аварийного режима выключателей по одному.

2.9. Для электростанций с блоками 300 МВт и выше в аварийных режимах характерны значительные суммарные толчковые нагрузки, так как при исчезновении переменного тока на АБ почти одновременно накладываются нагрузки приводов при включении выключателей, электр одвигателей маслонасосов смазки и регулирования (для турбин ЛМЗ), маслонасосов уплотнения вала генераторов, агрегата связи и аварийного освещения.

График нагрузок аварийного режима для ТЭС с блоками мощностью 150 — 200 МВт приведен на рис. 2.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1. Сопротивление проводов, кабелей и шин может быть рассчитано, если известны их длина и сечение по формуле

где R — сопротивление, Ом;

ρ — удельное сопротивление, Ом · мм 2 /м;

S — сечение, мм 2 .

Для меди ρ = 0,0172 Ом · мм 2 /м.

Для алюминия ρ = 0,0283 Ом · мм 2 /м.

Для коммутационных и защитных аппаратов сопротивление переходных контактов R _пк составляет:

R _пк = 1 · 10 -3 Ом.

Для элементного коммутатора сопротивление R _эк составляет:

R _эк = 5 · 10 -3 Ом.

3.2. Сопротивление элементов сети постоянного тока можно измерить обычными методами: с помощью моста или методом амперметра-вольтметра. Для измерения сопротивления отходящей тупиковой линии она должна быть выведена из работы. На противоположном конце кабеля устанав ливается закоротка, затем производится измерение. Недостатком этого метода является необходимость вывода линии из работы. Примерно 80 % общего числа присоединений щитов постоянного тока составляют «кольца» оперативного тока, вывод из работы которых связан с большими трудностями, а при работе основного оборудования практически невозможен.

Используя особенность «колец» оперативного тока, заключающуюся в том, что оба источника питания расположены на сравнительно небольшом расстоянии один от другого (не более 30 м), их сопротивление может быть измерено под нагрузкой. Для этого «кольцо» переводится в режим одностороннего питания. Со стороны отключенного источника питания к «кольцу» через рубильник подключается резистор сопротивлением 100 — 200 Ом и номинальным током 1 — 2 А последовательно с амперметром.

Затем производят измерение падения напряжения на одном полюсе «кольца» при замкнутом рубильнике от протекания по нему дополнительного тока ΔI и разомкнутом рубильнике. Сопротивление цепи, «кольца» при этом определяется по формуле

(3.2)

где U ₂ , U ₁ — падение напряжения на полюсе соответственно при протекании по нему дополнительного тока и без него;

ΔI — дополнительный ток.

Схема измерения приведена на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема измерения сопротивлений «колец» постоянного тока

4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

4.1. Ток короткого замыкания в сети постоянного тока, питающейся от аккумуляторной батареи СК, определяется по формуле

где I _кз — ток короткого замыкания, А;

E _расч — расчетная ЭДС одного элемента , В;

n — количество элементов батареи;

R _АБ — внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, Ом;

R _ц — сопротивление цепи короткого замыкания.

4.2. В формуле (4.1) E _расч , R _АБ — фиктивные расчетные величины, нелинейно зависящие от тока, протекающего через АБ. В свою очередь этот ток зависит от сопротивления цепи короткого замыкания. Для упрощения расчетов кривая нелинейной зависимости тока в АБ от сопротивления, на которое она замкнута, заменяется двумя прямолинейными участками, пересекающимися в точке, соответствующей граничному сопротивлению.

Значение этого сопротивления зависит от номера батареи и количества включенных в работу элементов в соответствии с выражением 4.2:

где R _гр — граничное сопротивление, Ом;

N — номер аккумуляторной батареи.

4.3. В том случае, если R _{ц гр} , принимается E _расч = 1,73 В

Если же R _ц > R _гр , то принимается E _расч = 1,93 В

4.4. Значения сопротивлений, вычисленные по формулам (4.2), (4.3), (4.4) для наиболее часто применяемых на электростанциях аккумуляторных батарей, приведены в табл. 1.

Внутреннее сопротивление типовых аккумуляторных батарей, кОм

Расчет автоматов

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

В этой статье рассмотрим базовые параметры, по которым выполняется расчет автоматического выключателя. Автоматический выключатель – защитный аппарат, который рассчитан на отключение любых сверхтоков в защищаемой цепи в пределах своей чувствительности, прежде чем те вызовут какие-либо повреждения при тепловом воздействии на жилы и изоляцию самого проводника, а также на окружающие его материалы. Под сверхтоками следует понимать токи перегрузки и токи коротких замыканий.

Ввиду необходимости защиты сети от токов КЗ и токов перегрузок в автоматических выключателях применяются комбинированные расцепители (тепловой и электромагнитный), выбор уставок которых рассмотрим ниже.

Расчет автоматов по нагрузке

На основании п. 3.1.4 ПУЭ номинал автомата выбирается наименьшим по расчетному току участка цепи или по току нагрузки электроприемников. Номинал автоматического выключателя по совместительству является уставкой теплового расцепителя. Расчет автоматов по мощности нагрузки сводится к простейшей формуле по оценке максимального тока нагрузки, если нам известна суммарная мощность электроприемников — IB=S/U (при однофазном подключении). После чего подбираем стандартный автомат с номинальным током не менее высчитанного по формуле.

При этом следует учитывать, что выключатель предназначен защищать не нагрузку, а проводник линии, ее питающий.

Основополагающим является следующее условие:

где IB — максимальный рабочий ток нагрузки, In — номинальный ток выключателя, Iz — длительно допустимый ток проводника линии.

См. таблицу расчетов автомата в зависимости от типа подключения и мощности, упрощающую выбор.

Расчет автоматов по току КЗ

Для бытового применения можно ограничиться выбором соответствующего диапазона токов мгновенного расцепления по типу автомата. Для этого вполне подходят типы В (от 3In до 5In) и С (от 5In до 10In). Выбор типа выключателей в зависимости от типа подключенной нагрузки приведен на рисунке.

Конечно, для более точного расчета следует рассчитать величину тока КЗ в конце защищаемого участка цепи, располагая при этом соответствующими исходными данными о питающей подстанции и характеристиках питающей линии. Данные расчеты в большинстве случаев выполняются в специализированных программных комплексах при проектировании новых и реконструкции старых объектов электроснабжения.

Для простых случаев ток однофазного замыкания в искомой точке можно рассчитать по формуле:

Zц определяется по формуле:

Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем допускается обеспечивать защиту от токов однофазного КЗ посредством одного из расцепителей (любого).

Полученное значение тока Iк должно удовлетворять условиям:

Ik≥6In – для теплового расцепителя по п.7.3.139 ПУЭ;
Ik ≥1,25 IM – для электромагнитного расцепителя, где IM- уставка ЭМ расцепителя, 1,25- коэффициент, обеспечивающий чувствительность и срабатывание.

Главное, чтобы защитный аппарат обеспечил отключение защищаемого участка цепи при повреждении в конце линии, так как ток КЗ в данной расчетной точке наименьший.